高速电梯导轨直线度检测系统的研发

论文摘要

电梯是集机械、电气、控制为一体的复杂集成系统,导轨作为电梯的导向部件,是电梯的重要组成部件,导轨的质量决定着电梯能否安全、舒适、高速地运行,而导轨的直线度误差是决定着导轨质量的最主要因素。直线度是几何量测量领域中最基本、最重要的一项内容,同时也是平面度、平行度、垂直度、同轴度等几何量的测量基础。导轨直线度的检测具有测量距离长、数据量大、评定参数多、实时性要求高、需要现场测试的特点,传统的直线度检测方法,如平尺法、水平仪、钢丝法等,虽然检测器具简单,实际中常被采用,但各自都存在一定的局限性,测量精度不高,效率低,性能无法保证;而有些仪器却造价过高不利于广泛应用。因此课题以导轨的直线度测量为研究对象,兼顾精确性与经济性的前提,并在某公司委托下,设计开发了一套现场导轨直线度检测系统,为保障电梯导轨质量和乘坐的舒适性与安全性提供了一种新的检测手段的尝试。本论文首先分析了导轨直线度的检测要求,根据要求并结合探讨了几种直线度检测方案和直线度误差值的评定方法,确定了适合本系统要求的检测方案和误差值评定方法,进而提出了一种导轨直线度检测系统的整体架构。接着,从机械部分、测控部分两方面来详述直线度检测系统的器件选型和依据;从以PLC为核心的下位机数据采集与控制部分和以LabVIEW程序为核心的误差分析与处理部分两方面分别系统的实现;继而通过对测量误差源分析,提出了通过系统优化对误差进行补偿的一些方法;同时根据现场数据分析提出一种导轨的合格判定方法。在文章的最后进行了测量系统分析,获得了该系统的偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性以及测量系统的分辨率等指标,证实系统的可行性,并进行了实例运用。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 直线度检测技术现状
• 1.3 虚拟仪器
• 1.4 本文的研究意义和内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.5 本章小结
• 2 导轨直线度检测系统的总体方案研究
• 2.1 引言
• 2.2 直线度检测方案
• 2.2.1 误差分离法
• 2.2.2 基准导轨法
• 2.2.3 本系统检测方案的选定
• 2.3 直线度误差评价方法
• 2.3.1 两端点连线法
• 2.3.2 最小二乘法
• 2.3.3 最小区域法
• 2.3.4 本系统直线度评价标准的选用
• 2.4 导轨合格评价标准的设置
• 2.5 系统检测要求
• 2.6 检测系统的总体方案
• 2.6.1 机械部分总体设计
• 2.6.1.1 导轨系统
• 2.6.1.2 测量小车
• 2.6.1.3 传动部件
• 2.6.1.4 检测台
• 2.6.2 测控部分总体设计
• 2.6.2.1 PLC
• 2.6.2.2 激光传感器
• 2.6.2.3 步进电机
• 2.6.2.4 接近开关
• 2.6.2.5 限位开关
• 2.6.2.6 下位机数据采集与控制模块程序
• 2.6.2.7 上位机误差评定与处理模块程序
• 2.7 本章小结
• 3 基于PLC的数据采集与控制模块设计
• 3.1 PLC的选择
• 3.1.1 PLC的特点
• 3.1.2 CPU选择
• 3.1.2.1 PLC系统配置的主要依据
• 3.1.2.2 PLC选型需要考虑的问题
• 3.1.2.3 本系统的PLC配置选择
• 3.1.3 模拟量扩展模块EM235
• 3.1.4 编程电缆
• 3.1.5 编程软件STEP7
• 3.2 PLC具体程序实现
• 3.2.1 控制整体流程设计
• 3.2.2 通讯设计
• 3.2.3 地址分配
• 3.2.4 初始化程序
• 3.2.5 串行发送
• 3.2.6 电机控制
• 3.3 本章小结
• 4 基于LABVIEW的误差评定与处理模块设计
• 4.1 虚拟仪器
• 4.1.1 虚拟仪器的概念
• 4.1.2 G语言与LABVIEW
• 4.1.3 LABVIEW软件选择依据
• 4.2 基于LABVIEW的程序设计
• 4.2.1 程序流程设计
• 4.2.2 前面板设计
• 4.2.3 系统上位机模块和下位机模块之间的通讯设计
• 4.2.4 误差评定部分设计
• 4.2.5 数据库系统的设计
• 4.2.6 生产报表设计
• 4.3 本章小结
• 5 导轨直线度检测系统的误差分析及补偿
• 5.1 导轨直线度检测系统的误差分析
• 5.1.1 本系统的误差分析
• 5.1.2 导轨自身的挠度误差
• 5.1.2.1 挠度最小原则
• 5.1.2.2 弯矩最小原则
• 5.1.2.3 使用ANSYS的挠度分析
• 5.2 导轨直线度检测系统的误差补偿
• 5.2.1 检测台布置及挠度补偿
• 5.2.2 系统的抗干扰安装
• 5.3 本章小结
• 6 导轨直线度检测系统的实现与应用
• 6.1 导轨直线度检测系统的实现
• 6.2 测量系统分析
• 6.2.1 MSA指标评价方法
• 6.2.1.1 偏倚
• 6.2.1.2 重复性及再现性
• 6.2.1.3 稳定性
• 6.2.1.4 线性
• 6.2.2 分析稳定性
• 6.2.3 分析分辨率
• 6.2.4 分析重复性和再现性
• 6.3 导轨直线度检测系统的实例应用
• 6.4 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 前景展望
• 参考文献
• 作者简历